資源與環(huán)境信息系統(tǒng)指導(dǎo)書

1、資源環(huán)境信息系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書實驗一 太湖葉綠素a反演數(shù)據(jù)預(yù)處理1、數(shù)據(jù)簡介（1）遙感影像數(shù)據(jù)：2009年10月6日環(huán)境小衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，共4個波段，詳細(xì)信息如表1 表1 環(huán)境小衛(wèi)星數(shù)據(jù)為HJ-1B-CCD1參數(shù)介紹波段編號波長（微米）分辨率（米）Band 10.43-0.5230Band 20.52-0.6030Band 30.63-0.6930Band 40.76-0.9030（2）監(jiān)測點數(shù)據(jù)： 38組監(jiān)測點數(shù)據(jù)及矢量圖層（時間為2009年10月6日，水質(zhì)參數(shù)為葉綠素a濃度）（3）基準(zhǔn)影像：精校正的TM數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)預(yù)處理2.1 輻射定標(biāo)與波段融合（目的是消除傳感器本身產(chǎn)生的誤差）（1）打開ENV

2、I，在右側(cè)工具箱【Toolbox】中找到【Extensions】模塊，雙擊打開【ENVIHJ1A1B Tools】工具（2）傳感器類型選擇CCD，即【Sensor Type】選擇CCD，【Input Path】輸入遙感影像，點擊【Search】，【Out Path】設(shè)置輸出路徑，勾選【Calibration】和【Layer Stacking】，即輻射定標(biāo)和波段融合。（3）點擊Apply，當(dāng)進(jìn)度條達(dá)到100%時，即完成輻射定標(biāo)和波段融合，關(guān)閉窗口即可。（4）加載經(jīng)過輻射定標(biāo)和波段融合的.img格式影像。主菜單【File】【open】，點擊波段前的勾選框，選擇3個波段進(jìn)行顯示（每次最多顯示3個波段

3、），點擊【Load Data】。2.2 區(qū)域裁剪（裁剪太湖區(qū)域）（1）在右側(cè)工具箱【Toolbox】中找到【Raster Management】模塊，雙擊打開【Resize Data】工具（2）在打開窗口中，選中輸入影像，點擊【spatiat】，在打開窗口點擊【image】，通過移動縮放紅色方框，確定裁剪區(qū)域，點擊ok，繼續(xù)點擊ok，直到“Resize Data Parameters”對話框。（3）設(shè)置輸出路徑，在“Resize Data Parameters”對話框，點擊【Choose】按鈕，設(shè)置輸出路徑及文件名。（4）點擊ok，格式轉(zhuǎn)化完成將自動加載。2.3 轉(zhuǎn)換格式（需將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為bil

4、）格式（1）在右側(cè)工具箱 【Toolbox】中找到【Raster Management】模塊，雙擊打開【Convert Interleave】工具（2）雙擊上述裁剪影像，在打開窗口，【Output Interleave】選擇“BIL”。（3）設(shè)置輸出路徑，點擊【Choose】按鈕，設(shè)置輸出路徑及文件名，輸入文件名時，必須同時輸入擴展名. bil。（4）點擊OK，轉(zhuǎn)換完成，數(shù)據(jù)自動加載。2.4 大氣校正（目的是消除大氣和光照等因素對地物反射的影響。）（1）在右側(cè)工具箱 【Toolbox】中找到【Radiometric Correction】模塊下的【Atmospheric Correction】

5、模塊，雙擊打開【FLAASH Atmospheric Correction】工具 （2）加載.dil格式影像，點擊【Input Radiance Image】按鈕，雙擊.dil影像，在彈出的窗口，選擇“Use Single scale factor for all bands”，“Single scale factor”可設(shè)為100。 （3）設(shè)置輸出路徑，點擊【Output Reflectance File】，設(shè)置輸出路徑及文件名，輸入文件名時，必須同時輸入擴展名.img。（4）設(shè)置文件夾路徑，點擊【Output Directory for FLAASH Files】，設(shè)置與上一步相同的輸出路

6、徑。 （5）記錄影像中心位置經(jīng)緯度，在主界面點擊【Crosshair】工具，通過移動紅色交叉線，將交叉點移動到影像中心位置，在小窗口可以查看經(jīng)緯度，并將其記錄下來。（6）輸入影像中心經(jīng)緯度，將剛剛記錄的經(jīng)緯度填寫在大氣校正窗口。（7）輸入影像采集時間。在原數(shù)據(jù)中，打開.XML格式的頭文件，找到影像采集時間，并輸入到大氣校正窗口。（）添加波段相應(yīng)函數(shù)，點擊【Multispectral Settings】按鈕，選擇【Filter Function File】按鈕，點擊【Open】，【New File】，添加相應(yīng)的波段響應(yīng)函數(shù)。（通過查看原數(shù)據(jù)頭文件，影像來源于HJ1B CCD1，因此添加對應(yīng)的.s

7、li格式的波段響應(yīng)函數(shù)）（8）傳感器高度和地面高程分別設(shè)為660km,0.004km（分別與傳感器高度及研究區(qū)域有關(guān)）（9）點擊0k，輸出大氣校正結(jié)果。2.5 幾何校正（目的是使每一個采樣點能最精準(zhǔn)的定位到正確的像元） 提供了一幅經(jīng)過了精校正的TM數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，可以選擇在ARCGIS或ENVI、ERDAS中配準(zhǔn)。3、采集監(jiān)測點各多段像元值 首先將監(jiān)測點矢量數(shù)據(jù)、及校正后的影像數(shù)據(jù)加載到ARCGIS，右擊監(jiān)測點，記錄個波段的pixel value值，將值采集記錄下來，統(tǒng)計到EXCEL表格中，為后續(xù)的相關(guān)性分析做準(zhǔn)備如圖：每次只能采集到三個波段的信息，可以通過重新選擇顯示波段，采集到4個波段的信息

8、如圖所示：4、實戰(zhàn)提高在ENVI中包含了很多大氣校正模型，通過實際操作，比較ENVI中幾種大氣校正模型的不同。5、知識總結(jié)學(xué)生總結(jié)請將問題答案寫在下面空白處完成本實驗花費的時間本次實驗對你而言的難點本次實驗的收獲希望老師強化講解的知識要點希望老師幫助回答的問題本次實驗自評分?jǐn)?shù)（五分制）教師評價請將評語、分?jǐn)?shù)等寫在下面空白處問題答疑實驗評語實驗得分實驗二巢湖高光譜遙感葉綠素A濃度反演1、實驗內(nèi)容 巢湖流域的年徑流量豐富，是周邊地市的主要飲用水源地。80年代以來，由于生態(tài)環(huán)境的惡化，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量的含有N、P營養(yǎng)物質(zhì)排入湖內(nèi)，造成大面積的水土流失。每年6-10月份巢湖西半湖大面積爆發(fā)藍(lán)藻

9、水華，已經(jīng)影響并制約了周邊城市的經(jīng)濟發(fā)展，被國務(wù)院列為重點治理水域。巢湖整個湖底由西向東傾斜，以忠廟鎮(zhèn)為界，分為東半湖和西半湖，湖水渾濁，呈黃褐色，總懸浮固體含量高，透明度低，水質(zhì)污染嚴(yán)重。因此需對巢湖高光譜遙感葉綠素A濃度進(jìn)行反演，并進(jìn)行分析。2、實驗步驟2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理葉綠素反演中，需要的數(shù)據(jù)有兩部分：一.實驗區(qū)的遙感影像數(shù)據(jù)二.實測取樣點的葉綠素A濃度值與取樣點的坐標(biāo)值2.2確定樣本集和驗證集根據(jù)三波段模型，從24個取樣點中選擇16個作為樣本集（可參照樣點分布圖均勻選?。溆?個作為驗證集。樣本集的作用是訓(xùn)練得到反演模型，驗證集的作用是驗證反演模型的準(zhǔn)確性。2.3尋找最佳波段組合進(jìn)行相

10、關(guān)性分析的工具可以使用Excle、SPSS等現(xiàn)成的統(tǒng)計工具，也可以自己編寫程序進(jìn)行分析。(在文件夾中有一個遍歷循環(huán)計算相關(guān)性的程序，不過，如果使用的話，需要自己修改一些參數(shù))2.4反演模型2.5驗證集檢驗反演模型經(jīng)過步驟三，得到相關(guān)性比較高的組合波段是65-76-90，經(jīng)過步驟四，得到反演模型為：Y=258.75X+48.543，其中X是組合波段值，Y為葉綠素A濃度值；將10個驗證點這三個波段的數(shù)據(jù)放入三波段模型中計算模型組合值，然后在excle中帶入到反演模型中，計算反演得到的葉綠素A濃度值，將其與實測的濃度值進(jìn)行對比。誤差=（反演值-實測值）/實測值3、實戰(zhàn)提高 1.根據(jù)已有的巢湖24個取

11、樣點高光譜波段與葉綠素A濃度數(shù)據(jù)，在網(wǎng)上尋找除三波段模型之外的高光譜葉綠素A濃度反演的模型，完成上述實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。 2.在上次實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，查找多光譜反演葉綠素A濃度的模型，然后完成上述實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。4、知識總結(jié)學(xué)生總結(jié)請將問題答案寫在下面空白處完成本實驗花費的時間本次實驗對你而言的難點本次實驗的收獲希望老師強化講解的知識要點希望老師幫助回答的問題本次實驗自評分?jǐn)?shù)（五分制）教師評價請將評語、分?jǐn)?shù)等寫在下面空白處問題答疑實驗評語實驗得分實驗三 Identify功能的實現(xiàn)1、實驗?zāi)康膶崿F(xiàn)矢量和柵格的Identify功能的實現(xiàn)。2、實驗思路關(guān)于ARCGIS中IDENT

12、IFY功能的實現(xiàn)一：功能實現(xiàn)的基本思路是這樣的：1.點擊時，先獲取點擊位置的屏幕坐標(biāo)，然后轉(zhuǎn)換到地圖坐標(biāo)；對于柵格圖形來說2.定義一個圖層對象（Identify），調(diào)用相應(yīng)的Identify方法生成點對象；3.提取圖層中點擊處的柵格，提取屬性，填充到事先設(shè)計好的窗口中；4.顯示窗口。 對于矢量圖形1 基于點（緩沖區(qū)。或者自己創(chuàng)建外包矩形）生成一個面對象，調(diào)用相應(yīng)的Identify方法生成點或?qū)ο螅? 提取圖層中點擊處的柵格，提取屬性，填充到事先設(shè)計好的窗口中；3 顯示窗口。 第一部分 上機訓(xùn)練1）新建一個項目，注意選擇Windows應(yīng)用程序，命名為AE2）生成如下的窗體界面其中 mapcont

13、rol的Name為axMapControl1。主窗體的名稱為MainForm。4）添加 contextMenuStrip，其基本屬性如下5）設(shè)置axMapControl1的contextMenuStrip為contextMenuStrip2，界面和屬性如下 11）在主窗體中定義一個點的全局變量，存儲我們在mapcontrol中選中的位置IPoint SelectedPoint=new PointClass();12） 實現(xiàn)在mapcontrol右鍵點擊彈出contextMenuStrip的功能。在axMapControl1的OnMouseDown事件下添加如下代碼;if (e.button =

14、 2) SelectedPoint.PutCoords(e.mapX, e.mapY);/存入點擊的地圖坐標(biāo) contextMenuStrip2.Show(axMapControl1, e.x, e.y); /彈出contextMenuStrip 13 實現(xiàn)以點查柵格的內(nèi)容。雙擊contextMenuStrip中以點查圖項，對其事件添加如下代碼 for (int index = 0; index this.axMapControl1.LayerCount; index+) IGeometry pGeometry ; if (axMapControl1.get_Layer(index) is I

15、FeatureLayer) IIdentify pFL = this.axMapControl1.get_Layer(index) as IIdentify; ITopologicalOperator pTopo = SelectedPoint as ITopologicalOperator; pGeometry = pTopo.Buffer(500); if (pFL.Identify(pGeometry) != null) int arraycount = pFL.Identify(pGeometry).Count; for (int i = 0; i arraycount; i+) II

16、dentifyObj featureIdentifyobj = (IIdentifyObj)pFL.Identify(pGeometry).get_Element(i); IRowIdentifyObject iRowIdentifyObject = featureIdentifyobj as IRowIdentifyObject; IRow pRow = iRowIdentifyObject.Row; string output = featureIdentifyobj.Layer.Name; for (int a = 0; a pRow.Fields.FieldCount; a+) out

17、put = String.Format(0 1 2 n, output, pRow.Fields.get_Field(a).Name, pRow.get_Value(a).ToString(); MessageBox.Show(output); / 判斷是什么類型的圖層 if (axMapControl1.get_Layer(index) is IRasterLayer) IIdentify pFL = this.axMapControl1.get_Layer(index) as IIdentify; pGeometry = SelectedPoint as IGeometry; if (pF

18、L.Identify(pGeometry) != null) int arraycount = pFL.Identify(pGeometry).Count; for (int i = 0; i arraycount; i+) IIdentifyObj featureIdentifyobj = (IIdentifyObj)pFL.Identify(pGeometry).get_Element(i); IRasterIdentifyObj rasterIdentifyobj = featureIdentifyobj as IRasterIdentifyObj; MessageBox.Show(fe

19、atureIdentifyobj.Layer.Name+ + rasterIdentifyobj.MapTip); /yuxuetaoxp/archive/2010/05/12/.html運行結(jié)果如圖第二部分 系統(tǒng)要求（1） 基本的查詢功能（2） 反演模型的建立（至少覆蓋兩個模型）（3） 根據(jù)反演模型生成專題圖（做出柵格的分級設(shè)色）（4） 反演模型的評價（比如精度等，可以生成反演模型的一個報告）（5） 樣本點和驗證點反演誤差的驗證，并且對于這些點進(jìn)行制圖綜合。（比如兩種模型反演效果都比較好用符號或顏色,其中一個點不好。兩個點都不好。）（6） 查詢?nèi)我庖粋€柵格的反演物濃度。（7） 以上為基本功能，做出其他功能有加分。3、 知識總結(jié)學(xué)生總結(jié)請將問題答案寫在下面空白處完成本實驗花費的時間本次實驗對你而言的難點本次實驗的收獲希望老師強化講解的知識要點希望老師幫助回答的問題本次實驗自評分?jǐn)?shù)（五分制）教師評價請將